[发明专利]一种六方层状氮化硼的边缘羟基化改性方法

说明书

本发明属于氮化硼的改性领域，涉及一种六方层状氮化硼的边缘羟基化改性方法。本发明提供一种六方层状氮化硼的边缘羟基化改性方法，所述改性方法为：在六方层状氮化硼中加入尿素和去离子水得混合物，然后在室温下球磨处理至混合物分散均匀并使六方层状氮化硼完全被羟基化，最后除去剩余的尿素和杂质并烘干，得到边缘羟基化改性的六方层状氮化硼；其中，六方氮化硼、尿素和去离子水的用量比为500～20000mg：30～60g：12～24mL。本发明的方法可得到边缘羟基化的六方层状氮化硼，并且方法绿色环保、制备工艺简单、对设备要求低、可适用于工业化的扩大生产。

技术领域：

本发明属于氮化硼的改性领域，特别涉及一种六方层状氮化硼的边缘羟基化改性方法。

背景技术：

近年来，二维层状纳米材料的发现引起了科研界的广泛关注，由于二维层状纳米材料其特殊的层状结构，使其拥有了许多独特的物理化学性能，进一步为其提供了许多潜在的功能性应用。从石墨到石墨烯结构及其应用的研究就是一个典型的案例。氮化硼有多种不同的形态结构，而其中的六方氮化硼(h-BN)在晶体结构上与石墨十分相似，都由多层二维结构堆叠而成，并可进一步剥离成六方氮化硼纳米片(BNNS)。BNNS有许多优异的物理化学性质，如宽带隙、高耐热性、高热导率、优异的介电性能、低的热膨胀系数、良好的自润滑性和良好的化学稳定性等，使其在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用前景。

与石墨烯和石墨的差异类似，BNNS与传统的多层六方氮化硼相比在性能上具有更大更多的优势，更够扩展氮化硼材料在热导性、机械强度和电学性能等方面的应用。但是，由于BNNS之间存在较强的范德华作用力，使其在各种溶液分散体系中均容易形成大量的二次团聚大颗粒，降低了纳米片的含量，大大影响了其后续的应用效果。此外，BNNS与绝大多数聚合物相容性很差，限制了其在聚合物复合材料领域的应用。

对BNNS表面进行化学改性是一种非常有效的方式。但是，从目前的结果上来看，绝大多数改性方法在引入化学官能团的同时，会一定程度上破坏BNNS平面方向的晶型结构。这种晶型结构的破坏对于BNNS本身的物理性能会产生极大的影响，特别是BNNS的导热性能。因为BNNS的导热是各向异性的，沿水平方向具有极高的导热系数，一旦水平方向的六方晶型结构遭到破坏，会极大地影响声子在六方氮化硼面内的平均自由程，从而对其导热性能产生非常不利的影响。因此对六方氮化硼纳米片进行不伤及表面结构的改性以提高其在溶剂中的分散能力以及与聚合物的相容性，对于它的后续应用具有关键性的积极影响。

发明内容：

针对上述缺陷，本发明提供了一种六方层状氮化硼的边缘羟基化改性的方法。本发明的方法绿色环保、制备工艺简单、对设备要求低、可适用于工业化的扩大生产。边缘羟基化改性后的六方氮化硼微米片或纳米片(EOH-BNNS)在以水溶液为代表的多种溶剂中具有较高的分散性，大大减少了二次团聚大颗粒的存在，为后续将其作为填料与聚合物基产生良好的界面相容性并进一步优化材料性能提供了可能。

本发明的技术方案：

本发明提供一种六方层状氮化硼的边缘羟基化改性方法，所述方法包为：在六方层状氮化硼中加入尿素和去离子水得混合物，然后在室温下球磨处理至混合物分散均匀并使六方层状氮化硼完全被羟基化，最后除去剩余的尿素和杂质并烘干，得到边缘羟基化改性的六方层状氮化硼；其中，六方氮化硼、尿素和去离子水的用量比为500～20000mg：30～60g：12～24mL。

进一步，室温下球磨处理2～12h。

进一步，所述除去剩余的尿素和杂质并烘干的方法为：将球磨后的混合物用去离子水稀释，将稀释后的氮化硼溶液在室温下重复进行稀释-超声分散-离心处理的操作以除去多余的尿素和杂质，然后取下层沉淀烘干。

进一步，所述六方层状氮化硼为六方层状氮化硼微米片或六方层状氮化硼纳米片。